浅议水泥搅拌桩与高压旋喷桩在水闸基础处理中的应用

更新时间:2017-12-19 11:33:49 来源: 作者:杜英飞 浏览:401次 评论:0

导读: 摘要:水闸工程工程闸室地基承载能力很差,土层具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定时间长,一般不能直接作为天然地基直接使用,必须经过有效的加固处理后才能使用。水泥搅拌桩配合高压旋喷防渗墙施工工艺可减小地基的不均匀沉降,增加了闸室的稳定..

摘要:水闸工程工程闸室地基承载能力很差,土层具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定时间长,一般不能直接作为天然地基直接使用,必须经过有效的加固处理后才能使用。水泥搅拌桩配合高压旋喷防渗墙施工工艺可减小地基的不均匀沉降,增加了闸室的稳定性,同时减小闸室渗流量,降低了扬压力,增加了水闸的安全性。

关键词:水泥搅拌桩;高压旋喷桩;地基处理

水闸工程工程一般地处河流、湖泊边缘,地基情况复杂,地基处理在闸施工中至关重要。闸室地基一般由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成,其承载能力很差,土层具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定时间长的工程特性,一般不能直接作为天然地基直接使用,必须经过有效的加固处理后才能使用。地基处理的目的是为了改善水闸地基土体的力学性质,提高承载能力,控制闸室渗流和减少压缩变形。地基地基处理的几种常用方法:换填法、强夯法、挤密法、排水固结法、高压喷射注浆法、深层搅拌法。本文主要介绍水泥搅拌桩配合高压旋喷防渗墙在水闸地基处理中的应用。

1 工程概况

  工程出口2#控制闸既有为灌区灌溉供水,兼有改善城市生态环境和参与城市防洪的功能,是调蓄工程的重要组成部分。

闸室为开敞式结构,长26.5m,总宽98m。闸室为单孔一联,共3联,单孔净宽28m,共3孔。闸门采用卧倒式平板钢闸门,双向挡水。启闭机采用活塞式液压启闭机。

出口2#控制闸根据水闸规模及闸室类型,对闸基础不均匀变形要求较高,原设计闸室基础采用水泥搅拌桩方案,闸室边界处布置水泥搅拌桩地下防渗墙,单排布置,套装链接。最大桩长14.6m,桩径位0.5m,桩间套接长度0.15m,防渗墙最小成墙厚度不小于0.35m,其余部位为深层水泥土搅拌桩排列布置,桩径为0.5m,间距为1.3m,最大桩长17.1m。

2 水闸地址条件分析

出口2#控制闸地基基础在钻孔揭露范围内,场区地基主要有Q3、Q4冲积而成的壤土和砂组成。据土的物理力学性质差可分为13层,有新到老分述如下:1层人工填土(QS)2层轻粉质壤土(Q4al)、3层细砂(Q4al)、4层轻粉质壤土(Q4al)、5层重粉质壤土(Q4al)、6层轻粉质壤土(Q4al)、7层重粉质壤土(Q4al)、8层砂壤土(Q4al)、9层粉细砂(Q4al)、10层重粉质壤土(Q3al)、11层中粉质壤土(Q3al)、12层轻粉质壤土(Q3al)、13层粉细砂(Q4al)。其中,基础处理底部高程位于第9层。

根据对现场的地基土地判别结构,9层细砂层上部为可能液化层,液化深度主要集中在地表下20米以内,场地液化等级轻微-中等液化。根据地质剖面,各孔间存在层间不均匀现象,标贯击数各孔不一致。

根据地质报告,在8层砂壤土及9层粉细砂交界处,砂层致密,标贯击数增大,导致施工效率较低,施工困难。

3 地基处理方案的确定

   在试桩过程中,选取12个桩位,试装设备型号:PH-4E型,最大功率45KW,水泥土搅拌桩地下防渗墙高程在71.4m以上能正常施工,高程在71.4m以下出现无法搅拌下沉,提升困难,电机超负荷运行,多次出现跳闸。之后根据建议,将钻头叶片从4个改为2个以减小阻力,将水泥浆压力泵由单杠改为双缸,增大喷浆压力和喷浆量,改进钻机后继续进行试桩,选取3个桩位,高程在71m以上能正常施工,高程在71m以下,仍然出现施工困难情况。

为此,我们根据工程的实际情况,结合设计,监理,业主,提出了水泥搅拌桩配合高压旋喷桩防渗墙施工技术,水泥搅拌桩桩径0.5m,桩间距1.3m,采用梅花形布设,高压旋喷桩防渗墙成墙位置为。闸室边界处,桩径1.2m,桩间距0.9m,相邻桩搭接长度不小于0.3m,采用三管法施工。根据现场试装结果,为提高施工效率,加快施工进度,我们对业主提出对出口2#闸基础处理做如下调整:

   (一)、水泥搅拌桩深度游底高程69m,调整为底高程71m,最大桩长10.9米,桩径0.5m,桩间距1.3m,采用梅花形布设。

   (二)、闸室边界采用高压旋喷桩防渗墙,桩径1.2m,桩间距0.9m,相邻桩搭接长度不小于0.3m,采用三管法施工。

4 水泥搅拌桩配合高压旋喷防渗墙施工方法

4.1水泥搅拌桩施工方法

4.1.1 钻头定位 由当班班长统一指挥钻机到指定位置,移机时要看清周围情况,发现问题及时处理,根据3轴掘削搅拌轴幅间中心距为105cm,在墙体中心线的一侧划定每幅间的套接的位置,偏差控制在3cm以内。

4.1.2 垂直的精度 用三支点导杆立柱垂直来保证钻具的垂直度,导杆立柱的垂直度由垂直角度仪来调整。采用全站仪作三支点桩架垂直度的初始零点校准,并用两侧垂直角度仪跟踪调整钻具的垂直度在1/500以内,保证成孔偏倾率不大于0.4%。

4.1.3 搅拌下沉 开动搅拌主机,并徐徐下降钻头与基土接触,按规定要求送浆、供气,采用一次钻进一次提升的方法,开动搅拌机,并徐徐下降钻头与基土接触,开始慢速搅拌进尺。按规定要求送浆、供气。当钻进一定深度后改为快速掘进,在掘进过程中注浆,全程气体不得间断,其量大小视钻进速度的土质情况实施间控,随时检测搅拌轴的垂直度,以保证搅拌桩的偏倾率不大于0.4%。此间,保存好涌入储留沟中的水泥土混合物,以利回填和整备墙体之用。为保证能充分搅拌基土,用桩架导柱标尺和计时器联合控制钻进搅拌速度在0.5~1.0m/min;采用一次钻进一次提升的方法完成单桩。此后慢速回转提升转杆,鉴于回转转杆时转矩过大,调整转速和提速以减缓耗用功率的突变。提升速度不应太快,避免形成真空负压,孔壁坍陷,造成墙体空隙,一般情况下提升速度应控制在1.0~1.5m/min;在此进程中,将置存于储留沟中的水泥土混合物导回,以补充填墙料之不足。

4.1.4 注浆、供气 制浆桶制备的浆液放入到储浆桶,经送浆泵和管道送入移动车尾部的储浆桶,再由注浆泵经管路送至挖掘头。注浆量的大小由装在操作台的无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控;在掘进过程中按规定一次注浆完毕。若中途出现堵管、断浆等现象,应立即停泵,查找原因进行修理,待故障排除后再掘进搅拌。当因故停机超过半小时时,应对泵体和输浆管路妥善清洗。由空气压缩机制成的气体经管路压至钻头,其量大小由手动阀和气压表配给,一般控制压力为0.3~0.4Mpa左右,全程气体不得间断。

4.2 高压旋喷桩施工方法

    4.2.1 钻机定位 按照桩间距要求放桩,钻孔前先找到孔位并进行校核,校核无误后把钻机移至钻孔位置对准孔位,用水平尺掌握机身水平、立轴或喷射管垂直度,垫牢机架,钻孔选用直径为110mm岩芯钻头或89mm合金钻头。

4.2.2 制备浆液 水泥采用固化剂强度等级为42.5Mpa的普通硅酸盐水泥,水泥浆必须搅拌均匀,水泥浆每次搅拌时间不少于3分钟,按照不同的水灰比配置水泥浆液,随时检测水泥浆液比重,备好的浆液要不停地搅拌,使其均匀稳定,并将浆液倒入集料斗备喷。

4.2.3 喷射注浆提升 喷射管下至设计深度后,送入符合设计要求的水、气、浆。先进行静喷,待注入浆液冒出孔口后,再按设计提升速度,自下而上边喷射边提升,直至设计的终喷高度停喷。喷射结束后应及时将各管路冲洗干净,不得留有残渣。在旋喷提升过程中,可根据不同的土层,调整旋喷参数。

4.2.4 钻机移位 成桩后钻机移位,重复以上步骤,进行下一根桩的施工。

5 施工技术要求

5.1水泥搅拌桩

5.1.1 钻机的提升速度  钻机的提升速度直接影响桩身质量,控制钻机提升速度十分重要,根据以往经验及本工程特点,钻机提升速度控制在0.8m/min左右。

5.1.2 桩径500mm,孔位偏差±5cm,孔斜率≤0.5%。

5.1.3 钻杆下沉钻进  速度≤1.0m/min  。

5.1.4根据试验桩施工及地层原状土湿容重,确定水泥掺入量为地层原状土湿容重的13%,即45.4kg/m,搅拌钻进速度0.5~ 1.5m/min,水灰比1:1。

5.2 高压旋喷桩防渗墙

5.2.1 施工前根据现场环境,复核水泥搅拌桩和高压旋喷桩的设计孔位。与闸基础前趾防渗墙衔接处应注意不破坏已建成防渗墙。

5.2.2 材料采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。

5.2.3 水泥浆液的水灰比根据实验确定,实验确定水灰比为0.8,浆液比重为1.58,每米桩水泥用量为730kg。

5.2.4 高压旋喷桩喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m,钻孔位置的允许偏差为±50mm,垂直度允许偏差为±1%。

5.2.5 单桩施工结束,应利用回浆或水泥浆及时回灌,直至孔口浆面不下降为止。

5.2.6 施工中严格按照施工参数和材料用量施工,并如实做好各项施工记录,施工中应做好环境保护。

6 质量保证措施

6.1 组织管理保证措施

选拔质量意识强,领导水平高、施工经验丰富、职业素质好的人员担任该施工工序的主要管理者,全面负责本工序的施工,通熟悉掌握施工设备与工艺,有效组织人力、设备、物资等资源,保证质量管理体系的有效运行,实现质量目标。

6.2 强化项目的技术、质量、检测力量

根据本项目工程量大、工期紧、标准高的特点,瞄准行业先进水平,真正实现技术创新和工艺改进,以提高施工技术水平和工艺确保工程质量。引进高压旋喷桩施工设备和检测设备,精选具有能适应本工程地质条件的新技术、有较高技术水平和施工管理实践经验的高级工程技术人员,分别担任该工序的主要负责人和质检、检测负责人。

6.3 加强对职工的思想和技能教育

坚持“始于教育、终于教育”的原则,把对参建本工程全体人员的质量意识和从业能力的培训教育贯穿于施工的全过程。有计划、有组织、分对象、分阶段地组织实施,以保证满足工程建设的需求。教育培训可分为普及教育、专题技术教育、专项技能培训,通过不同形式、不同内容、分专业、分重点的教育培训,以达到工程施工能够有序进行和工程质量控制能够有效保证的目的。

6.4 制定完善、明确的技术标准

认真贯彻实施《GB/T19001:2000》质量管理体系标准,建立和完善“企业自控、社会监理、政府监督、用户评价”的工程质量管理新机制,制订高于国家和部颁标准的企业内控标准,明确项目部各职能业务部门的质量管理体系主控要素和参与要素及质量职责,强化质量自控能力,严格按照设计文件、技术标准和施工规范进行施工,以全面创优为目标,确保质量保证体系的有效运行。

6.5 建立健全各项质量管理制度

主要质量管理制度有:质量责任制及保证金制度;设计文件复核制度;测量双检制度;工程试验检测制度;质量自检制度;隐蔽工程检查签证制度;技术交底制度;班前质量讲话制度;日常定期质量教育制度;工艺流程规范操作制度;资料规范整理制度;质量例会制度;工程质量报告制度;质量事故处理报告制度。

6.6 认真组织制定内控工艺标准,积极落实创优规划

正确引导和开展工序样板先行、典型示范、整体推进的工程创优活动。严格按照创优规划和措施要求,加强现场技术指导和工序质量预控。各施工队严格按照施工规范、技术操作规程、审定的技术方案、工艺要求组织施工,按照设计要求和铁路施工质量验收标准进行验收,上道工序不合格,不交付下道工序施工。保证每个检验批、分项、分部、单位工程一次达标成优。

6.7 认真坚持“自检、互检、交接检”制度

施工中,必须认真坚持“自检、互检、交接检”三检制度,做到上道工序不合格,下道工序不开工,实行工前有交底、工中有检查、工后有验收。班组自检合格后,专职质检员进行全面检查验收,然后由项目部质检工程师验收合格,报请监理工程师抽检验收签字。施工过程的质量检查按“跟踪检测”、“复测”、“抽检”三级进行,发现问题及时解决。

6.8 严格执行隐蔽工程检查和签证制度

施工中对关键工序、特殊过程和质量控制重点部位坚持技术、试验人员跟班作业,并邀请监理工程师现场检查,实行24小时旁站监控,做好施工记录,保证实施过程具有可追溯性。

隐蔽工程达到检验程度后,立即组织自检,填妥检查证并备齐有关附件,于隐蔽前48小时,通知项目部有关技术、质检人员及监理工程师,配合参加检查,确认合格并签字后方可隐蔽,不符合要求的不得隐蔽。

接受监理工程师随时抽查和重点抽查,并提供必要的检查条件,对于不合格的工程按要求返工或修改。

6.9 严格执行岗位质量责任制度和质量目标考核制度

逐级签订、落实质量包保责任和质量终身负责制,每项工程明确质量具体责任人,施工过程跟踪考核,实行工程质量直接与个人经济收入挂钩的分配制度,使质量责任落到实处。

7 结语

水泥搅拌桩配合高压旋喷防渗墙施工工艺在郑州龙湖调蓄工程出口2#控制闸工程闸室基础处理中实施,取得了良好的社会和经济效益,一是提前了工期,由于龙湖水系通水时间紧迫,合同工期紧,在原地基处理方式不能满足工期要求的情况下,我项目部采用该方法,提前完成了地基处理任务。二是水泥搅拌桩减小地基的不均匀沉降,增加了水闸的稳定性。三是高压旋喷桩防渗墙减小了渗流量,降低了扬压力,增加了水闸室的安全性。

参考文献:

1]周克己,水利工程施工[J].北京:中央广播电视大学出版社,2007.

2]中华人民共和国水利部.SL277-2002水土保持监测技术规程[S].北京:中国水利水电出版史,2002.



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